Εργοστάσιο νερού Kunshan Jinghe (600.000 m³/d): Πώς μια εκ των υστέρων καθίζηση πλακών με κλίση πλευρικής ροής μείωσε τη θολότητα κάτω από 1,0 NTU — με μηδενική προστιθέμενη ενέργεια

ΣΠΙΤΙ › ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ › ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΠΙΚΛΙΣΜΕΝΟΥ ΚΑΘΙΣΤΙΚΟΥ ΠΛΑΚΙΩΝ - ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΝΕΡΟΥ ΚΟΥΝΣΑΝ

Δημοσίευση: 28-05-2025 • Κατηγορία:Υποθέσεις• Ετικέτες:Tube Settler · Κεκλιμένο Πλάκα Settler · Αναβάθμιση καθίζησης · Πόσιμο νερό · Κουνσάν

ΕΝΟΤΗΤΑ 1

Ένα εργοστάσιο 600.000 m³/d με μια απαρχαιωμένη διαδικασία-και ένα πρόβλημα θολότητας

Το εργοστάσιο νερού Kunshan Jinghe δεν είναι μια μικρή εγκατάσταση. Με σχεδιαστική ικανότητα600,000 m³/dεξυπηρετώντας μια μεγάλη πόλη της επαρχίας Jiangsu, υποβλήθηκε σε προηγμένη αναβάθμιση επεξεργασίας το 2006–2007, προσθέτοντας όζον-βιολογικό ενεργό άνθρακα στο συμβατικό σύστημα επεξεργασίας του. Για χρόνια, το εργοστάσιο λειτουργούσε ένα πλέγμα κροκίδωσης → δεξαμενή καθίζησης οριζόντιας ροής → δεξαμενή επίπλευσης → διεργασία φίλτρου τύπου V-μια διαμόρφωση που σχεδιάστηκε όταν η πηγή ακατέργαστου νερού, η λίμνη Kui, υπέφερε από εποχιακές ανθίσεις φυκών που έκαναν την επίπλευση απαραίτητη.

Μετά, τον Νοέμβριο του 2011, όλα άλλαξαν. Ένα έργο εκτροπής νερού στον ποταμό Yangtze ήρθε στο διαδίκτυο, δίνοντας στον Kunshan μια δεύτερη πηγή ακατέργαστου νερού. Το νέο σύστημα διπλής-πηγής "ποτάμι + λίμνη" βελτίωσε δραματικά την ποιότητα του ακατέργαστου νερού. Τα επίπεδα των φυκών έπεσαν κατακόρυφα. Και η δεξαμενή επίπλευσης-κάποτε ήταν κρίσιμη-έγινε αευθύνη για υψηλή-κατανάλωση ενέργειας-. Πριν από τη μετασκευή, είχε ήδη τεθεί εκτός λειτουργίας.

Αλλά ο παροπλισμός της δεξαμενής επίπλευσης δημιούργησε μια σειρά προβλημάτων. Η δεξαμενή καθίζησης οριζόντιας ροής είχε μήκος μόνο 76 μέτρα (συμπεριλαμβανομένης μιας τερματικής ζώνης συλλογής 22 μέτρων), δίνοντάς της μια σχετικάσύντομος χρόνος υδραυλικής συγκράτησης. Χωρίς το γυαλιστικό αποτέλεσμα της επίπλευσης, η θολότητα του κατακάθιστου νερού μετατοπίστηκε μέχρι1,0–2,0 NTU, και οι χειριστές μπορούσαν να δουν οπτικά λεπτά σωματίδια κροκίδωσης να ρέουν προς τα φίλτρα. Τα κατάντη φίλτρα τύπου V-απέτυχαν-μικρότερες διαδρομές φίλτρου, συχνότερη πλύση, υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας και νερού.

Το φυτό χρειαζόταν μετασκευή. Αλλά με μια δεξαμενή καθαρού νερού χτισμένη ακριβώς κάτω από τις λεκάνες καθίζησης και επίπλευσης, και τη δομή ήδη άνω των 20 ετών, δεν μπορούσαν απλώς να γκρεμίσουν τα πράγματα και να ξεκινήσουν από την αρχή. Κάθε τροποποίηση έπρεπε να σέβεται την υπάρχουσα δομή, να αποφεύγει την προσθήκη βάρους και-κρίσιμο-να μην κινδυνεύει ποτέ να βλάψει την οροφή της δεξαμενής καθαρού νερού.

ΕΝΟΤΗΤΑ 2

The Design Brief: Retrofitting Within a 20-year-old Structure

Η ομάδα μηχανικών έθεσε τρεις σαφείς περιορισμούς:

1.Ελαχιστοποιήστε τις δομικές ζημιές στις υπάρχουσες δεξαμενές-αυτές κατασκευάστηκαν τη δεκαετία του 1990 και τις αρχές της δεκαετίας του 2000.

2.Πιλοτάρετε στη Φάση ΙΙ (50.000 m³/ημέρα)-ένα μόνο τρένο θεραπείας-προτού εξετάσετε την πλήρη-διάταξη της μονάδας.

3.Στόχος: θολότητα εκροών δεξαμενής καθίζησηςσταθερά κάτω από 1,0 NTU, με ελεγχόμενο κόστος επένδυσης.

Η βασική στρατηγική ήταν κομψά απλή:επαναχρησιμοποίηση του υπάρχοντος χώρου δεξαμενής επίπλευσης ως δευτερεύουσας ζώνης καθίζησης, αντισταθμίζοντας το ανεπαρκές μήκος της δεξαμενής οριζόντιας ροής. Αλλά δύο κρίσιμες αποφάσεις σχεδιασμού θα καθόριζαν εάν η μετασκευή πέτυχε ή απέτυχε.

ΕΝΟΤΗΤΑ 3

Δύο Λήψη-ή-Αποφάσεων: Κολάρες συλλογής και Τύπος άποικου

Απόφαση 1Διατήρηση ή κατάργηση των κοιλοτήτων συλλογής;

Η δεξαμενή καθίζησης οριζόντιας ροής είχε πέντε σκάφη συλλογής στο άκρο της-μήκους 22 μέτρων η καθεμία, οπλισμένο σκυρόδεμα με ρυθμιζόμενες πλάκες φράγματος από ανοξείδωτο χάλυβα. Η διατήρησή τους θα εξοικονομούσε εργασίες κατεδάφισης. Αλλά το μοτίβο ροής προς τα πάνω καθώς το νερό εισέρχονταν στις γούρνες θα ανέβαζε λεπτά σωματίδια κροκίδων που μόλις είχαν κατακαθίσει, υπονομεύοντας ολόκληρη τη διαδικασία καθίζησης.

Απόφαση: Αφαιρέστε τις γούρνες.Το κέρδος 22 μέτρων στο πραγματικό μήκος καθίζησης αντιστάθμισε κατά πολύ το πρόσθετο κόστος κατεδάφισης. Το νερό θα ρέει τώρα μέσω των οπών διανομής στο διαχωριστικό τοίχωμα με ελεγχόμενη ταχύτητα Μικρότερη ή ίση με 0,1 m/s, μεταβαίνοντας ομαλά στη δευτερεύουσα ζώνη καθίζησης.

Απόφαση 2Καθίζοντες σωλήνων ή πλάκες με κλίση πλευρικής ροής;

Αυτή ήταν η κομβική τεχνική επιλογή. Τόσο οι καθιζητές σωλήνων όσο και οι επικλινείς κατακαθίσεις πλακών χρησιμοποιούν την-αρχή της καθίζησης ρηχού βάθους-προσθέτοντας πολλαπλές παράλληλες επιφάνειες καθίζησης για να αυξηθεί δραματικά η αποτελεσματική επιφάνεια καθίζησης στον ίδιο όγκο δεξαμενής. Αλλά η κατεύθυνση ροής κάνει όλη τη διαφορά.

Οι καθιζητές σωλήνων ροής προς τα πάνω έχουν τέσσερα μειονεκτήματα-σε αυτό το σενάριο:

▷Το κοπάδι που έφτασε στη δευτερεύουσα ζώνη ήταν ήδη λεπτό και ελαφρύ- δύσκολο να εγκατασταθεί ακόμη και σε οριζόντια ροή. Στην ανοδική ροή (αντί-καθίζηση ρεύματος), το νερό που ανεβαίνει ενάντια στα σωματίδια που πέφτουν θα τα φέρει προς τα πάνω, καθιστώντας τον διαχωρισμό απρόβλεπτο.

▷Η αρχική δεξαμενή επίπλευσης είχε ύψος μόνο 3,3 μέτρα, με πραγματικό βάθος κάτω από 3,0 μέτρα μετά το ύψος των εξάλων. Οι σωλήνες καθίζησης χρειάζονται τουλάχιστον 4,5 m για σωστή κατώτερη κατανομή και ανώτερες ζώνες καθαρού νερού. Ανεπαρκές ύψος σημαίνει κακή κατανομή-το νούμερο 1 δολοφόνος της απόδοσης των αποίκων.

▷Η επιφάνεια της δεξαμενής 400 m² έκανε την ομοιόμορφη κατανομή και τη συλλογή σε ένα μεγάλο πεδίο καθίζησης σωλήνων εξαιρετικά δύσκολη, ειδικά κάτω από περιορισμούς ύψους.

▷Οποιαδήποτε ανομοιομορφία δημιουργεί τοπικές ζώνες υψηλής υδραυλικής φόρτωσης όπου διαφεύγει το λεπτό κροκίδωμα-ανατρέποντας πλήρως το σκοπό της δευτερεύουσας καθίζησης.

Οι πλάκες με κλίση πλευρικής ροής έλυσαν και τα τέσσερα προβλήματα:

✓Το νερό ρέει οριζόντια, τα σωματίδια καθιζάνουν προς τα κάτω-διασταυρούμενη-με ελάχιστη παρεμβολή. Πολύ πιο ευνοϊκό για λεπτή κροκίδωση.

✓Η οριζόντια κατανομή κατά μήκος του μήκους της δεξαμενής 18,6 m παρέχει άφθονο χώρο για ομοιόμορφη ροή-χωρίς ποινή ύψους.

✓Απαιτείται μόνο 3–3,5 m βάθος δεξαμενής-ιδανικό για την υπάρχουσα δεξαμενή επίπλευσης 3,3 m.

Απόφαση: Πλάκες με κλίση πλευρικής ροής.Αυτό δεν ήταν μια στενή αναφορά-οι φυσικοί περιορισμοί της υπάρχουσας δεξαμενής κατέστησαν τους καθιζητές σωλήνων μη βιώσιμους-και τις κεκλιμένες πλάκες τη φυσική λύση.

Αυτό είναι ένα μάθημα που αξίζει να θυμάστε:στα έργα μετασκευής, η "καλύτερη" τεχνολογία στα χαρτιά δεν έχει σημασία. Το μόνο που έχει σημασία είναι τι λειτουργεί εντός των περιορισμών της υπάρχουσας δομής σας.

ΕΝΟΤΗΤΑ 4

Το τελικό σχέδιο: Κάθε αριθμός που είχε σημασία

Μετά τη σύγκριση του σχήματος, ο σχεδιασμός εκ των υστέρων για την αμαξοστοιχία επεξεργασίας Φάσης ΙΙ των 50.000 m³/d συνδυάστηκε. Εδώ είναι οι μηχανικές λεπτομέρειες-το είδος που μπορείτε πραγματικά να χρησιμοποιήσετε εάν σχεδιάζετε κάτι παρόμοιο.

4.1Τροποποίηση Δεξαμενής Καθίζησης Οριζόντιας Ροής

4.2Ζώνη καθίζησης πλακών με κλίση πλευρικής ροής

ΕΝΟΤΗΤΑ 5

Κατασκευή: Εργασία γύρω από μια δεξαμενή καθαρού νερού 20- ετών

Η κατασκευή ξεκίνησε τον Δεκέμβριο του 2023 και το σύστημα τέθηκε σε λειτουργία στα μέσα-Ιανουάριος του 2024-μόλις έξι εβδομάδες για μια εκ των υστέρων εγκατάσταση σε μια ζωντανή αμαξοστοιχία θεραπείας. Τρεις προκλήσεις ξεχώρισαν:

Πρόκληση 1Διάτρηση μέσω δομικών τοίχων

Τόσο το διαχωριστικό τοίχωμα εξόδου της δεξαμενής καθίζησης όσο και το τοίχωμα εισόδου της δεξαμενής επίπλευσης χρειάζονταν οπές διανομής. Αλλά αυτοί οι τοίχοι χρησίμευαν και ωςθεμέλια για τις κολώνες στήριξης της οροφής. Ανοίξτε πάρα πολλές τρύπες ή κάντε τις πολύ μεγάλες και θα θέσει σε κίνδυνο τη δομική ακεραιότητα. Κάντε τα πολύ μικρά και θα έχετε εκτόξευση αντί για ομοιόμορφη κατανομή.

Μετά από διαβούλευση με δομικούς μηχανικούς, η λύση ήταν16 κυκλικές οπές διαμέτρου 600 mm σε κάθε τοίχο-αρκετά για διατήρηση της αντοχής, αρκετά μεγάλα για να επιτευχθεί η επιθυμητή ταχύτητα κατανομής 0,1 m/s χωρίς διάτμηση κροκίδωσης. Μερικές φορές η καλύτερη απόφαση μηχανικής είναι να ξέρεις πότε να μην βελτιστοποιήσεις περαιτέρω.

Πρόκληση 2Μην σπάσεις τη στέγη (είναι και το πάτωμα)

Η κάτω πλάκα της δεξαμενής επίπλευσηςείναιη οροφή της δεξαμενής καθαρού νερού. Οποιαδήποτε ζημιά θα σήμαινε διαρροή στην αποθήκευση επεξεργασμένου νερού κάτω από-μια καταστροφική λειτουργία αστοχίας για μια μονάδα πόσιμου νερού. Κάθε κατεδάφιση και κατασκευαστική δραστηριότητα έπρεπε να σχεδιαστεί γύρω από αυτόν τον περιορισμό. Χωρίς εξαιρέσεις.

Πρόκληση 3Ουδετερότητα βάρους

Δεν μπορείτε να προσθέσετε φορτίο σε μια οροφή που δεν έχει σχεδιαστεί για αυτό. Η εκ των υστέρων τοποθέτηση έπρεπε να είναι-ουδέτερη κατά βάρος: κάθε κιλό νέου εξοπλισμού που εγκαθίσταται έπρεπε να αντισταθμίζεται με κιλά που αφαιρέθηκαν. Η ομάδα μηχανικών το υπολόγισε σχολαστικά:

✓Αφαιρέθηκε: εξοπλισμός επίπλευσης, skimmers, αγωγοί, διαχωριστικοί τοίχοι από τούβλα

✓Προστέθηκε:Μονάδες πλακών με κλίση ABS(πυκνότητα κοντά στο νερό-κοντά σε-ουδέτερη άνωση όταν βυθίζεται)

✓Προστέθηκε:Ελαφρύ σκυρόδεμα λάσπες πλαγιές(η πυκνότητα ταιριάζει με το νερό, αποφεύγοντας το νεκρό φορτίο)

Η προσέγγιση ισορροπίας βάρους-είναι ένα κρίσιμο μάθημα για κάθε φυτό που εξετάζει μια κορυφαία μετασκευή δεξαμενής-:Η επιλογή υλικού δεν έχει να κάνει μόνο με τη χημική αντοχή και το κόστος-πυκνότητα έχει σημασία όταν εργάζεστε πάνω σε άλλη δομή.

ΕΝΟΤΗΤΑ 6

Αποτελέσματα: Θολότητα κάτω από 1,0 NTU-Χωρίς προσθήκη ενός βατ

Η μετασκευή τέθηκε σε λειτουργία τον Ιανουάριο του 2024. Πέντε μήνες επιχειρησιακών δεδομένων (Φεβρουάριος–Ιούνιος 2024) επιβεβαίωσαν ότι ο σχεδιασμός πέτυχε τους στόχους του:

Εδώ είναι το μέρος που έχει μεγαλύτερη σημασία για τους διαχειριστές των εγκαταστάσεων:Όλη αυτή η βελτίωση επιτεύχθηκε χωρίς να προστεθεί καμία μορφή κατανάλωσης ενέργειας.Η κεκλιμένη ζώνη καθίζησης πλακών λειτουργεί εξ ολοκλήρου από τη βαρύτητα. Συγκρίνετε το με τη δεξαμενή επίπλευσης που αντικατέστησε-συμπιεστές αέρα που λειτουργούσαν, αντλίες ανακυκλοφορίας και μηχανισμούς κίνησης skimmer 24/7. Η μετασκευή δεν βελτίωσε απλώς την ποιότητα του νερού. κατάργησε ένα σημαντικό στοιχείο γραμμής OpEx.

Προέκυψε ένα λειτουργικό ζήτημαΑυτό αξίζει να σημειωθεί για όποιον σχεδιάζει μια παρόμοια μετασκευή. Πριν από την τροποποίηση, περιστασιακός χημικός αφρός ή επιπλέουσα αφρόκρεμα στο άκρο της δεξαμενής καθίζησης απλώς έπεφτε στις κοιλότητες συλλογής και ρέουν προς τα φίλτρα. Μετά την εκ των υστέρων τοποθέτηση, οι νέες οπές διανομής βρίσκονται κάτω από την επιφάνεια του νερού-το υπόλειμμα της επιφάνειας δεν μπορεί να διαφύγει και συσσωρεύεται στο άκρο της δεξαμενής. Δεν επηρεάζει την ποιότητα των λυμάτων, αλλά είναι αντιαισθητικό. Το εργοστάσιο το χειρίζεται επί του παρόντος με χειροκίνητη αφαίρεση και μπορεί να προσθέσει εξοπλισμό απολέπισης επιφάνειας αργότερα. Μικρή λεπτομέρεια, αλλά το είδος που κάνει τη ζωή των χειριστών ευκολότερη ή δυσκολότερη.

Σχήμα 1 Διάταξη εκ των υστέρων: Δεξαμενή καθίζησης οριζόντιας ροής + Ζώνη καθίζησης πλακών με κλίση πλευρικής ροής (Φάση ΙΙ, τρένο 50.000 m³/d)

Σχήμα 2 Μονάδες κεκλιμένης πλάκας εντός της δεξαμενής επίπλευσης εκ νέου χρήσης - 2 Μονάδες, Υλικό ABS, απόσταση πλάκας 80 mm

ΕΝΟΤΗΤΑ 7

Τι μας διδάσκει αυτό το έργο σχετικά με τις μετασκευές καθίζησης

Αυτό το έργο δεν είναι εφάπαξ-. Τα εργοστάσια σε όλο τον κόσμο αντιμετωπίζουν την ίδια κατάσταση: μια παλιά μονάδα διεργασίας που κάποτε εξυπηρετούσε έναν σκοπό, τώρα καταναλώνει ενέργεια και παρέχει οριακή αξία, βρίσκεται σε πολύτιμα ακίνητα δεξαμενών που θα μπορούσαν να κάνουν περισσότερα. Το Kunshan retrofit προσφέρει πέντε μεταβιβάσιμα μαθήματα:

1. Η πλευρική ροή ξεπερνά την ανοδική ροή για λεπτή κροκίδωση.Όταν τα σωματίδια σας είναι ήδη μικρά και ελαφριά, μην καταπολεμάτε τη βαρύτητα-χρησιμοποιήστε τον διαχωρισμό διασταυρούμενης-ροής όπου το νερό κινείται οριζόντια και τα σωματίδια καθιζάνουν κατακόρυφα με ελάχιστες παρεμβολές.

2. Η ομοιομορφία κατανομής καθιστά ή διαταράσσει την απόδοση του εποικιστή.Είτε επιλέξετε σωλήνες είτε πλάκες, εάν η κατανομή εισόδου σας είναι ανομοιόμορφη, θα λάβετε τοπικές ζώνες υψηλής-ταχύτητας όπου διαφεύγουν τα σωματίδια. Η ομάδα του Kunshan είχε εμμονή με αυτό-16 προσεκτικά μεγέθους τρύπες, ζώνες σταθεροποίησης εισόδου, σταθεροποίηση εξόδου - και απέδωσε.

3. Η πυκνότητα υλικού έχει σημασία στις κορυφαίες μετασκευές δεξαμενών-.Οι πλάκες ABS με σχεδόν-πυκνότητα νερού και ελαφριές κλίσεις λάσπης από σκυρόδεμα διατήρησαν το βάρος μετασκευής-ουδέτερο. Αυτή δεν είναι απλώς μια υποσημείωση μηχανικής-είναι η διαφορά μεταξύ ενός εφικτού έργου και ενός έργου που θα απορρίψει ο κατασκευαστής σας.

4. Η αφαίρεση της κατανάλωσης ενέργειας είναι εξίσου πολύτιμη με τη βελτίωση των λυμάτων.Οι συμπιεστές και οι αντλίες της δεξαμενής επίπλευσης ήταν μια σταθερή αποστράγγιση OpEx. Η κεκλιμένη πλάκα καθίζησης λειτουργεί με τη βαρύτητα. Σε μια 20ετή υπολειπόμενη διάρκεια ζωής των φυτών, η εξοικονόμηση ενέργειας από μόνη της πιθανότατα υπερβαίνει το κόστος μετασκευής.

5. Δεν υπάρχει καθολικό πρότυπο.Αυτό που λειτούργησε στο Kunshan-με τη μετατροπή μιας δεξαμενής επίπλευσης σε μια κεκλιμένη πλάκα καθίζησης-μπορεί να μην ισχύει για το εργοστάσιό σας. Διαφορετικό ακατέργαστο νερό, διαφορετική γεωμετρία δεξαμενής, διαφορετικοί περιορισμοί. Η μεθοδολογία (αξιολόγηση, σύγκριση, πιλοτική, επαλήθευση) είναι καθολική. Η συγκεκριμένη λύση δεν είναι.

Για φυτά που εξετάζουν παρόμοια μετασκευή, η προσέγγιση της κεκλιμένης πλάκας (lamella) προσφέρει μια συναρπαστική πρόταση αξίας:προσθέστε αποτελεσματική περιοχή καθίζησης χωρίς να προσθέσετε αποτύπωμα, βελτιώστε την ποιότητα των λυμάτων χωρίς προσθήκη ενέργειας και επαναχρησιμοποιήστε τις απαρχαιωμένες δεξαμενές χωρίς μεγάλα έργα πολιτικού.Με απόσταση πλάκας συνήθως 50–80 mm για εφαρμογές πόσιμου νερού και υλικά που κυμαίνονται από PP και PVC έως ABS και ανοξείδωτο χάλυβα, υπάρχει μια διαμόρφωση για σχεδόν οποιαδήποτε υπάρχουσα γεωμετρία δεξαμενής.